【摘 要】
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针对机械加工后工件表面划伤、粗糙等现象,采用工业机器人对工件进行自动化抛磨作业已成为行业内的发展趋势。抛磨时接触力对抛磨质量影响较大,在机械臂末端安装力控末端执行器已成为机器人实现力控制的主流方式。针对以气压驱动和电机驱动的力控末端执行器存在的问题,本文提出了一种新型气电混合驱动力控末端执行器。主要工作内容如下:结构设计提出一种新型气电混合驱动力控末端执行器,采用空间上下错开式结构将空气弹簧、音圈
【基金项目】
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国家重点研发计划“智能机器人”重点专项（2018YFB1308900）:汽车轮毂智能磨抛机器人系统研发及产业化； NSFC-深圳两化融合联合基金（U1813223）:基于宏微机构的智能磨抛机器人关键技术研究； 浙江省重点研发计划项目（2018C01072）:智能成套装备及机器人轻质铝镁合金铸件清理抛磨智能成套装备研发及产业
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针对机械加工后工件表面划伤、粗糙等现象,采用工业机器人对工件进行自动化抛磨作业已成为行业内的发展趋势。抛磨时接触力对抛磨质量影响较大,在机械臂末端安装力控末端执行器已成为机器人实现力控制的主流方式。针对以气压驱动和电机驱动的力控末端执行器存在的问题,本文提出了一种新型气电混合驱动力控末端执行器。主要工作内容如下:结构设计提出一种新型气电混合驱动力控末端执行器,采用空间上下错开式结构将空气弹簧、音圈电机和拉伸弹簧进行并联,使该装置具有力控精度高、动态响应快、缓冲减振性能好等优点,适用于表面变化平缓型工件自动化抛磨作业。性能分析及优化在音圈电机工作原理及等效电路模型的基础上对其输出力特性进行理论分析;针对空气弹簧的输出力特性,采用有限元仿真与理论计算相结合的方法得出在气压恒定条件下其输出力与位移近似成线性关系;结合系统力控范围以及阶跃响应特性,初选拉伸弹簧刚度,并以系统响应时间和超调量的复合函数为优化目标、拉伸弹簧刚度为优化对象对系统进行优化。力控制算法接触阶段采用阻抗控制算法实现抛磨作业工具与工件之间由非接触转变为接触状态;抛磨阶段根据粗抛和精抛工况不同分别研究了直接力控制与间接力控制两种算法。搭建了基于力控末端执行器的实验测试平台,在不同力控制算法下对系统的动态性能进行实验测试。
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